c++ - 与传统头文件相比，c++20 中的模块会减少编译时间吗？

Question

假设我们有定义模块 foo 的模块接口源文件 foo.ixx。我们用

import foo;

在许多不同的 cpp 文件中。与传统头文件 foo.h 包含在许多不同的 cpp 文件中的情况相比，编译时间会减少吗？如果编译时间减少了，为什么会这样呢？

Answer 1

是的，模块的优点之一是它可以减少编译时间。为了比较，这是今天的做法：

// foo.hpp
// some code

// a.cpp
#include "foo.hpp"

// b.cpp
#include "foo.hpp"

现在，当 2 个翻译单元a.cpp和b.cpp被编译时，some code文本包含在这些源文件中，因此some code被编译两次。虽然链接器会注意最终可执行文件中实际上只有一个定义，但编译器仍然需要编译some code两次，这是浪费精力。

使用模块，我们将有类似的东西：

// foo.hpp
export module foo;
// some code

// a.cpp 
import foo;

// b.cpp 
import foo;

现在编译过程不同了；有一个中间阶段，foo.hpp编译成可以被a.cpp, 和使用的格式，b.cpp也就是说实现文件不需要编译some code，some code直接使用里面的定义即可。

这意味着foo.hpp只需要编译一次，这可能会导致编译时间的大幅减少，尤其是在消耗模块接口单元的实现文件数量增加的情况下。

Answer 2

“从实现文件访问头文件的机制是使用 C 预处理器中的 include 指令。换句话说，您的头文件被隐式复制了很多次。

所有头文件的许多副本分散在一个项目中，编译器必须一遍又一遍地传递和解析它们。最明显的问题之一是代码编译时间。

模块有效地替换了头文件和预处理器包含指令。模块提出的解决方案建议我们摆脱 C 预处理器的文本包含，因此，它的所有缺点。” [每个模块只处理一次。见表 2]

参考

Answer 3

标头包含机制依赖于文本预处理（本质上类似于解释脚本语言）；由于程序员的错误，这既耗时又难以追踪错误。另一方面，模块导入机制是一种更智能的机制，用于分离接口和实现，更好地保证一致性和正确性。它提供了在同一个翻译单元中定义接口和实现的方法，从而可以匹配两者并通知 lib 开发人员在传统包含系统中可能不会注意到的错误。因此，不仅构建时间，而且整个开发周期都显着缩短。